减振器节流阀片组当量刚度的有限元分析方法研究

针对如何高效准确地通过有限元分析方法获取减振器节流阀片组刚度特性的问题,采用有限元分析方法对节流阀片组建立考虑流固耦合效应的流固耦合模型和不考虑流固耦合效应的结构模型。对模型进行求解,提取计算结果中节流阀阀片组的刚度特性曲线,发现：当节流阀阀片和阀座不存在开槽且阀片变形较小时,可建立结构模型求解节流阀片组刚度特性,当变形较大时,则需建立流固耦合模型求解阀片组刚度;当节流阀或阀座存在开槽时,需建立流固耦合模型进行求解;对流固耦合模型中的流体施加不同的速度载荷,发现：高速激励且阀片变形较大时,需建立流固耦合模型求解节流阀阀片组刚度特性,同时发现：阀片组刚度特性与阀片变形速度有关且阀片变形速度越大,阀片组刚度特性越弱。建立某型双筒充气阀片式液压减振器的性能仿真模型,通过仿真结果与试验结果对比可知,以上所得结论是正确可信的。     

考虑阀片变形的阻尼可调减振器动特性研究

为预测阻尼可调减振器的性能,需要对阻尼可调减振器动特性进行研究。通过对标某款阻尼可调减振器,以其结构及工作原理为基础,考虑阀片环形节流缝隙对阀片载荷力的影响,构建出节流阀片力学模型,应用变形理论建立阀片曲面微分方程并设定边界条件,得到在载荷力P作用下阀片变形量与半径的关系式,在此基础上建立减振器复原-压缩行程的数学模型,并搭建减振器Simulink模型,仿真得到减振器动特性曲线,对比MTS849减振器实验台的测试结果表明,减振器动特性的试验曲线与仿真曲线大致重合,仿真模型误差在13%以内;可见在载荷力P情况下建立的数学模型精确可靠,同时通过数据对比可以得到减振器动特性的一般规律。     

基于液-固耦合有限元分析方法的气-液型减振器补偿阀性能研究

通过实验和有限元模拟,对比分析了轿车悬架双筒式气-液型减振器的两种典型结构的油液补偿阀工作性能的差异。利用ADINA有限元分析软件分别建立了两种补偿阀的结构动力学模型和流体动力学模型,进行了油液补偿阀的液-固耦合动态响应计算分析,得到了两种补偿阀的非线性节流特性、流场特性以及补偿阀阀片的动态响应特性。分析表明,两种补偿阀的节流孔结构不同,导致二者的补偿能力具有较大的差异,从而使得此二种减振器的空程性畸变临界速度点具有较大差异。当流量较大时,节流孔的节流作用对补偿阀的性能影响较大,通过合理设计节流孔结构,可以有效地提高双筒式气-液型减振器的空程性畸变临界速度点,提高减振器的高速工作性能。     

减振器节流阀片对阀门水击力的影响研究

针对车用减振器受地面瞬态冲击阀门容易失效的特点,提出了研究阻尼阀水击压强的重要性.建立了带有环形节流阀片的阻尼阀物理模型.通过有限元软件对节流阀片受瞬态冲击的变形时间进行了研究,得出了节流阀片受冲击的最大变形时间只与结构参数和材料特性相关,并随阀片厚度增加而减小的结论.与水击理论相结合,推导了阻尼阀水击的初始和边界条件,创建了阻尼阀水击数学模型.运用节流阀片等效厚度法则,编程分析了叠加节流阀片对水击力的影响规律,得出了在等效厚度相同的情况下,随着叠加阀片物理厚度的增加水击压强增大的结论,可以作为阻尼阀的设计参考.     

最佳阻尼匹配减振器阀片厚度优化设计与特性试验

节流阀片厚度是减振器的关键参数,决定和影响减振器的阻尼特性.利用车辆参数和平安比,得到了减振器分段线性阻尼系数,建立了与车辆最佳阻尼匹配所需减振器的速度特性.根据减振器速度特性要求,建立了基于车辆参数的阀片厚度曲线拟合优化设计方法.通过实例,对某汽车减振器阀片厚度进行了优化设计,与厂家图纸标注值进行了比较,对设计减振器进行了阻尼特性试验和整车振动试验,并与原车载减振器整车振动特性进行对比.结果表明,基于车辆参数的阀片厚度优化设计方法是正确的,参数设计值准确、可靠.设计的减振器与车辆达到了最佳阻尼匹配.     

汽车减振器结构参数对性能的影响分析

由于经济的发展,汽车也逐渐进入人们的生活当中去。而在汽车的所有零部件中,减震器作为一个必不可缺少的部件,在汽车的行驶过程中起到了十分重大的作用。本文将对减振器来进行三维流场的仿真分析,并希望通过建立的模型来对减振器的一些结构和尺寸来进行分析,并且着重关注这些结构尺寸可能会对其阻尼特性的作用。经过分析和研究,基本可以得到以下的结论:如果活塞节流阀孔径、常通孔尺寸较为增大,会使阻尼力减小,卸荷速度以及卸荷力减小;随着阀片组刚度的增大,开阀时刻延后,示功图面积增大;阀片刚度在一定范围内与阻尼力呈线性关系,如果超出一定范围,那么它的非线性特性增强;弹簧对减振器阻尼力大小基本没有影响。     

汽车减振器非圆截面节流孔节流特性分析

以某乘用车后悬架双筒充气式液压减振器为研究对象,采用一维和三维仿真相结合的方法建立考虑减振器摩擦力、橡胶衬套和减振器泄漏等因素的减振器性能分析模型。对减振器中存在的非圆截面节流孔在一维模型中的模拟进行探讨,同时探讨阀片变形对阀片缺口节流特性的影响。通过仿真结果与实验结果的对比可知,采用三维仿真获得的压降-体积流速定义非圆孔的方法,对减振器中非圆孔的节流特性进行研究是切实可行的,所建立的双筒充气式液压减振器精细化模型可很好地模拟减振器的动态特性。     

多孔覆盖层水下爆炸流固耦合分析

针对芯层为塑性多孔材料的抗冲覆盖层在水下非接触爆炸载荷作用时的流固耦合问题开展了理论研究。依据塑性冲击波理论求解覆盖层的动态压缩;采用改进的Taylor板理论求解流体与覆盖层的耦合作用;并以空化理论求解流体空化的传播及空化溃灭的二次加载过程,建立了完整的考虑覆盖层大变形、流固耦合效应及空化效应的理论模型。研究结果揭示了塑性多孔覆盖层在水下爆炸作用时的流固耦合及空化效应的影响。     

一种基于CR理论的大柔性机翼非线性气动弹性求解方法

大展弦比大柔性机翼在气动载荷的作用下,产生较大的弹性变形,其惯性特性、刚度特性、动气动弹性特性等亦发生较大改变,常规的线性气动弹性分析方法不再适用。基于Co-rotational(CR)理论,推导了机翼变形后的切线刚度矩阵和质量矩阵,建立了考虑几何非线性效应的大柔性机翼结构动力学模型;耦合改进的ONERA非线性非定常气动力模型,提出了一种适用于大柔性机翼的非线性气动弹性求解方法。采用Newmark直接数值积分法及松耦合技术在时域内对气动弹性运动方程进行求解,对所提出的非线性气动弹性求解方法的正确性和精度进行了验证,并研究了大柔性机翼的极限环颤振特性。研究表明:适用于大柔性机翼完整的非线性气动弹性建模需要考虑机翼结构大变形和非定常气动力动态失速等非线性因素;弯曲变形可降低临界极限环颤振速度的15%以上,而前移弹性轴能够有效的提高临界极限环颤振速度;所提出的非线性气动弹性求解方法具有较好的精度和效率,满足大柔性机翼非线性气动弹性的求解需求。     

汽车减振器锥形圆环缝隙流与阀片动态开度研究

为了对汽车减振器阻尼特性建立较为全面的数学模型,利用流体运动微分方程,推导出了流体通过锥形圆环缝隙产生压降与流量之间的关系;考虑了流体对阀片的冲击力以及弹簧对阀片的作用力,推导出了弹簧作用下阀片开阀速度的计算公式;计算出了阀片打开后,常通孔与锥形圆环缝隙流量分配问题,以及对阻尼力的影响;并考虑了阀片开度与流体作用力动态耦合关系,最终建立了阀片动态开度的求解方程。在MATLAB环境下对模型进行了仿真,计算结果与试验数据吻合较好,验证了理论的正确性。     

一种锥形节流阀工作过程流-固耦合动力学响应的影响因素分析

基于三维流-固耦合有限元动力学仿真分析模型和直接耦合算法,分析了一种锥形节流阀在入口流速脉冲激励下由关闭状态开启而后重新关闭全过程的流量特性、压差特性及阀门开度的高频波动等非线性动力学响应特性,并采用小波分析方法等对阀门开度响应等进行了时-频域分析。选择不同的流体-结构模型的数值积分方法组合及时间步长对流-固耦合动力学求解算法进行了实际应用检验;然后对阀芯质量、弹簧参数与油液参数等系统参数以及激励速度幅值与脉宽等激励参数对其工作过程动力学响应的影响进行了细致的数值分析比较。结果表明:流体模型积分算法的选择对流-固耦合计算结果的影响较大;对该阀而言,阀芯质量与油液体积弹性模量的改变对阀芯振动频率的影响较为显著,油液粘度的改变对阀门开启的滞后量及振动相位的影响较大,而弹簧刚度及预紧力的改变对阀门的最大稳定开度的影响较大;阀芯与阀座间的碰撞使阀芯的振动频率提高。     

基于复阻尼理论的流固耦合地震时程响应研究

在粘滞阻尼系统的地震动力学方程基础上,建立了基于应力相关复阻尼理论的流固耦合地震动力学方程。根据复阻尼系统求解理论,利用Newmark-β积分法,编制了Rayleigh阻尼和复阻尼模型的流固耦合三维有限元程序。以深水薄壁钢管墩柱为例,计算了两种阻尼模型的流固耦合地震时程响应和复阻尼模型的损耗因子;对比分析了无水和有水两种工况下的动力响应,并研究了此两种阻尼模型地震响应的差异。研究表明,在加速度峰值为2m/s2的El-Centro波作用下,应力相关复阻尼方法计算的结构震动响应数值远大于传统的Rayleigh阻尼模型,考虑流固耦合效应时,结构的震动响应是不考虑此效应时的1.5～2倍多;损耗因子随着位移的增大而增大,并且考虑流固耦合效应时的损耗因子明显大于不考虑此效应的损耗因子值。     

磁流变减振器的电磁-流体耦合场有限元分析

根据磁流变减振器的特点,在多物理量耦合有限元分析软件包FEMLAB中建立磁流变减振器的有限元模型.对磁流变液的流变特性作适当的简化与假设,将磁场有限元计算的解转变为磁流变液流动时所受阻力的分布,采用序贯耦合法来求解磁流变减振器中的电磁-流体耦合场,并计算磁流变减振器在激励下的响应,为磁流变减振器的设计提供依据.     

双筒液力减振器示功特性影响因素及其敏感性分析

以双筒式液力减振器为研究对象,通过分析其工作原理及结构特征,运用AMEsim仿真平台建立减振器一维仿真模型。以某型国产车用减振器的结构参数为例进行了仿真,结合减振器台架性能试验进行多个工况下的模型验证。结果表明运用AMESim所搭建的仿真模型能较好地描述车用液力减振器的真实工作情况。运用该仿真模型可以较为全面地研究覆盖节流阀片刚度、节流孔面积和充气压力等25个减振器常规设计参数在多个典型运动工况下对示功特性的敏感性大小及变化趋势。为普通双筒式液力减振器的开发及改进提供了清晰的思路和方向。     

汽车减振器外特性仿真与试验分析

基于减振器的工作原理、内部结构和阀系特性,利用环形薄板阀片变形微分方程以及内外径处的边界条件推导环形阀片受均布载荷作用时的挠曲变形解析式,根据流体力学缝隙流动、管嘴流动理论、薄壁小孔节流理论,建立了双筒液压减振器的详细数学模型。采用MATLAB软件进行仿真研究,计算结果与试验数据符合较好。同时用该模型分析减振器补偿阀及流通阀对减振器阻尼力的影响规律及敏感程度,得出的结论可以为减振器的设计和性能预测提供参考。     

液力减振器空程冲击过程的流固耦合仿真与分析

液力减振器内部的振动及冲击是其噪声产生的原因,通过实验和理论分析发现,该振动与冲击主要表现为空程冲击。为揭示液力减振器油液与活塞之间的空程冲击的具体过程和机理,首先通过建立数学模型,计算得到了某一减振器在不同激励下的空程距离;然后采用ADINA软件建立了模拟该减振器空程冲击过程的气-液两相有限元模型,并进行了流固耦合动态仿真;最后分析了活塞杆加速度的时域和频域响应。研究结果显示:流通阀阀片打开瞬间,油液与活塞的空程冲击将使活塞杆产生显著的轴向振动;随着空程距离增大,活塞杆轴向振动越明显。仿真计算结果与减振器噪声实验结果相符,表明该模型理论及其计算方法可解释减振器噪声产生的原因,并为降噪提供参考。     

调节阀-管道-流体系统流固耦合动态特性研究

针对调节阀-管道-流体系统的流固耦合问题,建立了考虑阀门定位器作用的系统动态仿真模型,给出了求解调节阀阀芯-阀杆系统响应的预估-校正算法和求解调节阀-管道-流体系统响应的流固耦合有限元方法,利用ANSYS软件对系统在固定开度与变开度情况和流开型与流闭型情况下振动响应进行了定性分析。研究表明:在给定压差下,管道以及流体流向对调节阀阀芯-阀杆系统的位移响应以及阀芯受到的流体不平衡力响应都有较大影响。     

基于流固耦合的旋叶式压缩机排气阀片振动噪声预估与试验EI北大核心CSCD

为揭示旋叶式压缩机排气阀片振动特性,建立阀片单质点模型。(1)研究排气工况、几何参数与阀片振动位移的关系,得到升程限制器改进结构;而后,建立改进阀片排气结构流固耦合模型,研究阀片流动特性;(2)基于流场湍流参数建立排气阀片宽频噪声模型,研究改进阀片噪声分布规律,借助旋叶式压缩机噪声实验台,对改进前后压缩机整机噪声进行测试。研究表明:改进阀片参数,有效提高了平贴时间,降低了阀片振动速度峰值;阀片工作中消气槽流场处存在负压区域,阀片关闭时排气孔处流场存在回流现象;排气结构气动噪声源主要集中在阀片与阀座发生撞击的表面和消气槽附近;改进后压缩机部分频域段降噪明显降低,后部场点噪声幅值降低最大达6%。     

液面上复合材料板的非线性动力响应

导出置于液面上的复合材料迭层板变形时流体作用力的近似表达式：由ａｍｉｌｔｏｎ原理建立考虑横向剪切变形以及流固耦合效应时迭层板的非线性动力方程;采用Ｐａｒｋ差分公式求解了板的非线性流固耦合动力响应;讨论了不同截荷类型下流场深度及几何非线性对动力响应的影响     

含硬涂层结构的表面微观接触新模型

为研究含有硬涂层的粗糙表面中微凸体和基体变形对表面微观接触特性的影响规律,利用Hertz接触理论分别求出微凸体和基体的接触刚度,利用不动点迭代法确定微凸体变形量,建立关于微凸体接触变形量的刚度模型,通过并联关系耦合接触刚度,建立新的接触表面微观接触模型。为验证新模型对含有硬涂层的粗糙表面接触特性描述的正确性,建立了不同大小和不同材料的单微凸体有限元模型,通过与Hertz模型、有限元分析结果比较,发现当基体材料和微凸体材料不同时,微凸体/基体系统的应力分布会不均匀,微凸体表面的接触力比材料相同时的接触力小,最大应力比材料相同时的最大应力大;在变形量很小的时候,Hertz模型解和新模型解都很好地与有限元分析结果相吻合,随着变形量的变大,有限元分析解和新模型解开始同时偏离Hertz模型解,但新模型解一直趋近于有限元分析解。